基于WordView数据的西藏桑德地区快速制图方法

韦 蔚 ，高永红 ，张戈兰

（1.黄河勘测规划设计有限公司测绘信息工程院，河南 郑州 450000）

基于WordView数据的西藏桑德地区快速制图方法

韦 蔚1，高永红1，张戈兰1

（1.黄河勘测规划设计有限公司测绘信息工程院，河南 郑州 450000）

对WordView-2高分辨率卫星数据不同视角的立体像对运用不同方法进行点云和DEM制作，发现运用INPHO软件所生成的点云数据的高程误差最小，且符合测图精度。通过本次快速制图过程，形成了适用于卫片的快速制图流程。与传统的立体测图方法相比，不仅成本低，而且工期短，为以后的快速测图工作提供了依据，为测绘、国土、水利、环境等行业的快速地形图需求提供了可能。

WordView-2；INPHO；立体测图

本项目制图区为西藏桑德地区沿雅鲁藏布江两岸大约330 km区域。由于研究区位于西部偏远高原地区，面积较广，地形起伏较大，地表情况复杂，运用传统的地面测绘手段以及航空影像立体测量方法成本高、难度大，在短期内难以完成项目需求。而目前随着卫星影像分辨率的不断提高，卫星影像的幅宽远大于航空影像，每个立体像对能覆盖更大地面范围[1]，选择卫星影像立体量测制图不仅可以缩小影像采购成本，而且使快速测绘制图成为可能。通过卫片立体测图制作本区域的详细地形区，可以为水利工程设计提供参考，并为地方的测绘资料补充提供数据。

1 研究区概况

西藏桑德水利枢纽工程测绘项目所在位置为西藏南部，雅鲁藏布江流域中游，自查务乡至日吾其乡，长度约100 km，如图1中红线所示。该河段呈东西流向，河谷宽窄相间，宽谷段水流平缓，两岸阶地发育，水面宽多在200～400 m，最宽可达4 km。峡谷段一般山高谷深，河谷下切明显，水流湍急，水面宽仅50 m左右，多呈“V”型河谷。

图1 项目作业区域范围

本次实验区选自位于作业区域东部的一个立体像对or15APR19050809-P2AS-054804249010_01_P005/or15MAR10055850-P2AS-054804249020_01_P001，如图1中黄线所示，进行不同DEM生成方法的对比研究、误差分析，从中确定适应于该作业区域的立体测图方法。

2 数据源与制图方法

2.1 数据源

本文采用的数据源是美国Digitalglobe公司生产的WorldView-2数据。WorldView-2卫星于2009-10发射升空，能够提供0.46 m分辨率全色图像和1.8 m分辨率多光谱影像，包含8个波段，能够提供更多的地学细节信息[2]。在立体影像产品中，除了提供两幅可构成立体像对的影像外，还包含影像数据必备的辅助说明信息，其中附带传感器模型的有理多项式文件提供地面点空间交会、DEM提取和正射纠正等摄影测量处理所需的传感器模型参数[3]。

2.2 不同制图方法及成图效果

本 文 通 过 运 用 ENVI、ERDAS、INPHO 等3种不同的遥感图像处理软件分别对本研究区的WorldView-2数据立体像对or15APR19050809-P2AS-054804249010_01_P005/or15MAR10055850-P2AS-054804249020_01_P001进行实验，制作分辨率为5 m的点云数据和DEM数据，并用检查点法[4]对结果进行误差评定。

利用ENVI软件读取WorldView-2数据的.TIL文件。在DEM Extraction模块中，根据包含有理函数参数信息的RPB文件自动相对定向，运用外业采集的9个控制点进行绝对定向，再利用自动生成以及手工添加的192个连接点进行匹配，生成核线影像，对DEM的投影参数和提取参数进行设置，生成DEM。控制点、连接点的分布以及最终制作的DEM如图2a、2b所示。从制作的DEM成果图中可以看出，有明显的拉伸，部分地区地形差值不平滑，这主要是由于地形起伏较大，尤其是山体存在阴影影响，虽然增加连接点能够改善这种情况，但由于软件算法的限制，制作出的DEM仍然不理想。

利用ERDAS软件的数据导入工具将WorldView-2数据转换成ERDAS软件能够识别的.img文件，然后在IMAGINE Photogrammetry模块中加入9个控制点以及100个连接点进行匹配，控制点、连接点的分布以及最终制作的DEM如图2c、2d所示。与ENVI制作的DEM相比较，虽然在ERDAS中选择的连接点不及ENVI中的多，但成图效果明显比ENVI成图效果要好，没有DEM拉伸的现象，在河流内和相对边缘处的错误点较多，用于立体测图并不理想。

利用INPHO软件读取WorldView-2数据的.xml，在SATMaster模块中加入控制点9个以及连接点473个进行匹配，控制点、连接点的分布以及最终制作的DEM如图2e、2f所示。与ENVI、ERDAS软件制作的DEM相比，有了明显的优势，制作出的DEM异常点较少，并且通过INPHO的交互立体测图功能，人工对个别异常点进行修改，制作出来的DEM误差符合制图要求。

图2 ENVI、ERDAS、INPHO中控制点、连接点分布以及最终制作DEM效果图

3 误差精度评定

将不同方法生成的点云和DEM数据导入ArcGIS软件中，在空间分析的提取分析工具中，分别提取相同检查点和控制点的高程值，并与实际测量值进行高程误差比较，结果如表1所示。

表1 实验区高程误差精度评定表

通过比较发现，用ENVI与ERDAS做出的实验区DEM的检查点平均绝对误差分别为152.35 m、20.72 m，误差较大，不符合要求；而运用INPHO软件制作的实验区原始DEM的点位高程误差较小，平均绝对误差为0.77 m，能够满足制图需求。本项目采用INPHO软件对卫片WorldView-2数据进行立体测量，进行测绘制图，最终在完成作图区域的DEM生成以及修改后，利用项目作图区域的所有控制点和检查点共90个进行高程误差统计，平均绝对误差为0.94，符合制图限差要求。

4 工程测绘制图步骤及效果

通过不同软件下的DEM制作方法的比较，制作适用于本研究区数据的快速测绘制图步骤如图3。在INPHO软件中导入WorldView-2立体像对进行测图，加入外业控制点并进行人工读取连接点，进行.las点云的制作[5]。用立体眼镜对立体像对进行测图，修改高程异常点与区域，并对河边线以及陡坎进行识别、编辑和绘制，最终导出编辑好的las数据生成的.grd格式DEM文件、.tif格式的DOM文件和水边线以及陡坎等的.dxf格式线文件[6]。

对生成的DEM文件，在ArcGIS中进行等值线的生成，并区分首曲线和计曲线。对生成的首曲线和计曲线进行平滑处理，使等值线更加符合等高线自然形态。在ArcGIS中利用随机点生成工具按照1︰10 000地形图规范高程点分布密度生成点文件，并利用生成的点文件在DEM栅格数据上读取各个点的高程值，生成高程点文件。

运用ArcGIS生成的等高线和高程点文件直接导成.dwg文件将会丢失高程信息。因此，对生成的.shp文件在FME软件中进行附带高程属性的数据格式转换，最终生成符合工程应用的.dwg格式高程点和等高线文件。

在AutoCAD的CASS软件中，导入生成的等高线、高程点以及立体测图中生成的水边线、陡坎，在DOM影像的基础上参照外业调绘片对地物进行人工判读和符号配置，生成符合1︰10 000比例尺制图规范的研究区工程测绘成果图，如图4。

图3 快速测绘制图步骤

图4 快速测绘制图成果

5 结 语

卫片立体像对方法快速测图在工程测绘快速测图中的应用已成为一种趋势[7]。基于WorldView-2高分辨率卫星影像，运用不同的遥感软件进行立体测图效果对比，发现INPHO软件制作的DEM的高程误差较低，符合制图精度，并且在人机交互进行立体测图方面INPHO软件也具有明显的优势。本次实验为高分辨率卫星用于立体快速测图提供了参照。

[1]江恒彪,关鸿亮,曹天景.WorldView-2核线影像立体测图研究[J].测绘通报,2009 (5):32-34

[2]杜凤兰,徐金龙.基于WorldView-2八波段高分辨率卫星影像的信息提取技术[C].第18届中国环境遥感应用技术论坛论文集,2014

[3]杨雯.基于ENVI4.5软件的Worldview-1数据的DEM提取[J].中国地名,2013(3):73-74

[4]何兆培,杨斌.不同软件在ASTER数据中提取DEM的精度对比[J].地理空间信息,2013(1):104-107

[5]盛志鹏,吴迪,朱萍.利用影像匹配点云进行DLG等高线制作[J].测绘通报,2014(2):80-82

[6]胡海友.基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究[J].铁道勘察，2013(6):12-15

[7]张彦丽,李丑荣,王秀琴,等.基于WorldView-2制备大野口流域高分辨率DEM及精度分析[J].遥感技术与应用,2013(3):431-436

P237.4

B

1672-4623（2017）12-0025-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.008

2016-01-11。

韦蔚，硕士研究生，工程师，研究方向为航测与遥感。